Загрязняет ли автомобиль с гибридным двигателем и литиевыми батареями больше, чем автомобиль с обычной технологией?

Если бы вы спросили о никель-металлических гибридных батареях, ответ был бы чрезвычайно прост. С ними было проведено большое количество исследований, которые обычно заключались в том, что их срок службы сопоставим с теми автомобилями с двигателем внутреннего сгорания. Чтобы процитировать 100 000-мильную оценку исследования Toyota RAV4 EV ,

Испытание на пяти автомобилях демонстрирует долговечность никель-металлогидридных аккумуляторов и электрических трансмиссий. На сегодняшний день наблюдалось лишь незначительное ухудшение характеристик автомобилей с самым большим пробегом. Данные испытаний убедительно свидетельствуют о том, что все пять автомобилей преодолеют отметку в 100 000 миль, а положительный опыт SCE указывает на очень высокую вероятность того, что срок службы батареи и трансмиссии составит от 130 000 до 150 000 миль. Это достигается за счет полного или почти полного использования диапазона после каждой зарядки. Таким образом, электромобили могут соответствовать пробегу жизненного цикла сопоставимых автомобилей с двигателем внутреннего сгорания или превышать его.

Таким образом, сокращение выбросов парниковых газов является просто чистой выгодой для окружающей среды. Однако вы просили литий-ионные аккумуляторы. Это затрудняет ответ. Литий-ионные батареи используются в гибридных автомобилях совсем недавно. Информации по этому вопросу мало.

Не верьте мне на слово. Это первое, что говорится в единственном рецензируемом исследовании, которое я смог найти по этому вопросу , опубликованном в августе 2010 года:

Электромобили с батарейным питанием (BEV) играют ключевую роль в будущих сценариях мобильности. Однако мало что известно о воздействии на окружающую среду производства, использования и утилизации ионно-литиевых (Li-ion) аккумуляторов. Это затрудняет сравнение воздействия BEV на окружающую среду с воздействием автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ICEV).

В исследовании было сделано несколько предположений в пользу ICEV:

• Использовали автомобиль более энергоэффективный, чем средний автомобиль, проданный в Европе в 2009 году. Они использовали 5,2 л бензина на 100 км вместо 5,7 л дизельного топлива/100 км 6,6 л бензина/100 км.
• «Все расходы на разработку солей лития были отнесены на соли лития, хотя солевой раствор также дает другие побочные продукты».
• Вся нагрузка от производства распределяется на первый жизненный цикл каждого продукта, даже если продукт может быть повторно использован или переработан. Как поясняется в исследовании, это предположение наносит большой ущерб BEV, поскольку переработка электрических батарей высока, а переработка лития более энергоэффективна, чем его производство.

Несмотря на это, электромобили работают намного лучше, чем обычные автомобили, по всем четырем показателям (потенциал истощения абиотических ресурсов, потенциал глобального потепления, совокупный спрос на энергию и экопоказатель 99):

На самом деле исследование приходит к выводу, что

Все вместе взятые факты, результаты ОЖЦ, различные анализы чувствительности, моделирование, применяемое для EOL, допущение о смешанном используемом электричестве и т. д. позволяют предположить, что электромобильность более выгодна для окружающей среды по сравнению с обычной мобильностью. Литий-ионный аккумулятор играет незначительную роль в оценке воздействия электромобильности на окружающую среду. Таким образом, литий-ионная батарея в BEV не приводит к сверхкомпенсации потенциальных преимуществ более высокой эффективности BEV по сравнению с ICEV.

Они отмечают, однако, что это не всегда обязательно всегда так. Несколько очень маленьких и эффективных транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания могут работать так же, как электромобили:

Анализ безубыточности показывает, что ICEV должен потреблять менее 3,9 л/100 км, чтобы обеспечить более низкий CED, чем BEV, или менее 2,6 л/100 км, чтобы обеспечить более низкий показатель EI99 H/A. Расходы в этом диапазоне достигаются некоторыми небольшими и очень экономичными дизельными ICEV, например, от Ford и Volkswagen ( 13 , 39 ).

Они также отмечают, что способ производства энергии влияет на то, насколько экологически безопасными являются электромобили. В исследовании использовалась средняя структура производства электроэнергии в Европе, чтобы дать общее представление. Если электроэнергия поступает от «средней электростанции на каменном угле», нагрузка на окружающую среду увеличивается на 13,4%. С другой стороны, если электроэнергия поступает от гидроэлектростанций, нагрузка на окружающую среду снижается на 40,2%. Таким образом, по мере того, как страны переходят на экологически чистую энергию, нагрузка на окружающую среду от электромобилей будет уменьшаться.

В исследовании не рассматриваются затраты на производство автомобилей, но эти затраты несущественны. Недавнее исследование Аргоннской национальной лаборатории пришло к выводу, что, хотя производство гибридных автомобилей обходится дороже, гибридные автомобили компенсируют более высокие затраты энергии на их производство за счет того, что они более экологичны на дороге, особенно если при производстве автомобиля используются переработанные материалы.

Чтобы процитировать заключение исследования,

Энергопотребление и выбросы парниковых газов в результате производства и утилизации автомобилей с усовершенствованной трансмиссией (HEV и FCV) могут быть выше, чем у ICEV, из-за (1) использования энергоемких материалов в системе топливных элементов FCV. и (2) более широкое использование алюминия как в HEV, так и в FCV. Однако использование переработанных материалов может уменьшить эти воздействия. И наоборот, использование энергоемких материалов, таких как алюминий и композиты из углеродного волокна, не обязательно увеличивает потребление энергии в цикле транспортного средства и выбросы парниковых газов легких транспортных средств; при уменьшении общей массы результаты примерно такие же и могут быть улучшены за счет дополнительной переработки.

Чтобы представить результаты цикла транспортного средства в широкой перспективе, мы провели общий анализ энергетического цикла, который включал этапы транспортного цикла, топливного цикла и эксплуатации транспортного средства. Наш анализ транспортного средства показал, что легкие материалы могут уменьшить вес транспортного средства и повысить экономию топлива, но производство этих материалов может быть энергоемким, если не используются переработанные материалы. Наш общий анализ энергетического цикла также показывает, что при изучении автомобильных технологий и легких материалов на основе общего энергетического цикла может быть получена значительная чистая выгода с точки зрения использования энергии и сокращения выбросов за счет замены обычных материалов легкими материалами.

В этой статье объясняется, что если цель состоит в снижении совокупного потребления бензина, наибольшая экономия достигается за счет установки небольших аккумуляторов на большее количество автомобилей, а не более крупных аккумуляторов на несколько автомобилей. Это связано с тем, что нехватка материалов для аккумуляторов ограничивает производство.

Наибольшая экономия материалов в расчете на один аккумулятор достигается за счет модернизации аккумулятора бензинового автомобиля таким образом, чтобы он мог выдерживать нагрузку, связанную с выключением автомобиля каждый раз, когда он останавливается. Модернизация N автомобилей с такими аккумуляторами экономит больше бензина, чем модернизация пропорционально меньшего числа автомобилей в виде гибридов или электромобилей.

Даже если не обращать внимания на то, сколько загрязнения создается при производстве аккумуляторов, топливная эффективность гибридных автомобилей на самом деле намного хуже, чем у современных эко-турбодизелей. Особенно линейка двигателей VolksWagen BlueMotion (также известная как EcoMotive в SEAT и Greenline в Škodas) отличается исключительной топливной экономичностью. Эффективность использования топлива означает меньшее загрязнение.

• Гибрид: Toyota Prius 2010 года — 4,0 л/100 км (58,8 миль на галлон США) _, выбросы CO ₂ 92 г/км ,

• Дизель: VolksWagen Polo 2010 года — 3,50 л/100 км (67,2 миль на галлон США) _, выбросы CO _{2 91 г/км;}